基坑钢板桩支护结构的研究

基坑钢板桩支护结构的研究

秦鑫,周东威,郑一博

中国建筑第二工程局有限公司，湖南长沙410000

摘要：钢板支护结构施工技术是一种创新技术，应用于深基坑、超深基坑的支护中。这种创新的技术提高了建筑业施工建设的效率，在一定程度上加快了施工进度，在提升整体施工质量同时，使整个建筑更加牢固可靠，是一种十分高效的创新技术。但是该技术具有一定的施工难度，采用钢板支护结构施工技术存在一定的风险，所以必须熟练掌握技术要点，实行严格的监督管理机制。

关键词：钢板桩；桩侧土压力；工民建工程

前言：随着城市现代化建设的不断发展，基坑支护方案的选择变得更加多元化。因此，深基坑开挖支护技术在建筑工程中的应用对整个行业的发展具有非常重要的现实意义。基坑施工中较常见的支护结构类型有不少，但在深基坑施工作业中，钢板桩对于基坑支护起到了非常明显的作用。

1.深基坑支护施工技术概述

整个建筑工程中基坑是最为基础的施工，直接影响整个建筑的质量。基坑防护设计必须符合安全和使用要求。如何保证深基坑支护的整体质量，并切保障其安全性，是基坑施工的关键。为了使施工顺利进行，有关设计人员必须制定出一个符合实际情况的计划。但是，为了减少支护结构对相关建筑物的影响，变形控制也随着基坑环境的变化而变化，为了减少对相关建筑物的影响，应通过保护结构来减少变形，有关部门应根据实际地质环境开展相应的保护工作。通常有许多深基坑支护形式可供选用。钢板桩是一种高效、节能的建筑施工材料，被广泛应用于防护施工、挡土墙施工、基坑支护施工等方面。将钢板桩支护施工技术应用于工程项目建设中，不仅施工便捷，而且对施工空间的要求比较低；在实际施工过程中，不会受到天气因素的影响，而且节能环保性能比较好。

2.基坑支护结构的选取原则

在支护结构选择过程中，由于不同地区的地质情况、水文环境、土层结构不尽相同，因此支护结构形式的选择要因地制宜。钢板桩支护是我国最早使用的支护结构形式之一，因为其施工方便、成本较低、速度较快的特点，受到设计施工技术人员的欢迎。经过技术人员长时间的不断研究与实践，现已演变出多种实用且符合更多地质条件的支护形式，具体包括土钉墙支护、柱列式挡土墙、SMW工法、钢筋混凝土柱、地下连续墙等。在基坑支护方案设计过程中，首先，根据岩土勘察报告和施工总体要求，初步选择采用合适的支护形式，然后，确定影响支护设计的合理参数，通过计算和分析进行支撑类型的选择。支护结构的设计和结构计算通常包括结构内力计算、支护断面设计、土层深度计算、稳定性计算、抗倾覆和抗隆起计算等。通常，基坑支护方式的选择会影响整个工程的造价，而且造价会随着支护形式的不同而变化。但是，工程造价并不是唯一需要考虑的因素，基坑的安全更要引起重视。例如，在一些地区，基础土层主要是软土或有很厚的沙层，当采用比较经济的土钉墙支护方式时，很容易引发安全事故。因此，实际工程建设必须因地制宜，综合制定支护方案。总之，基坑支护的选择应综合考虑工程地质水文地质、开挖深度、基坑宽度、基坑周边环境等因素，通过合理的决策方法，使最终的支护方案能最大程度满足安全要求、经济便捷的施工原则。

3.钢板桩支护

钢板桩支护通常是由热轧型钢经工厂加工定制而形成带有钳口的钢结构构件，通过把加工好的钢结构构件按设计好的排序连接起来，就形成了具有挡水挡土支护功能的钢板桩墙。支护施工时，先用振动打桩机打下第一个定位桩，后面的桩与前一个桩正反交错地扣合并打入土层，即形成了完整的支护结构。钢板桩支架按其功能可分为永久结构和临时结构两大类。永久性结构物广泛用于海港码头，如码头墙、挡土墙等；临时结构多用于高层建筑的深基础施工。钢板桩支护的优点是施工成本低、挡水效果好、施工简单方便，特别适用于软土地基。但钢板桩的刚度较差，一旦支撑或锚固系统出现问题，就会带来严重的变形。因此，在软土地区和基坑支护深度大于7m时，基坑支护若采用钢板桩，则必须设置多层支护或锚杆系杆。同时，还需考虑到基坑施工完成后，钢板桩的取出对基坑周围的土体产生的竖向水平位移，是否会影响到后续的施工。

4.钢板桩应用于支护工程中现状研究

近年来，钢板桩具有一定的优势，被广泛地应用于基坑支护工程中。随着各类高层建筑的迅速发展与兴起，促进了深基坑支护技术的发展与应用，钢板桩支护结构在工程中得到了推广应用，钢板桩支护结构具有质量较轻、锁扣较紧密、强度较高、施工较简易、施工速度较快、环保效果较好、安全性能较高、对空间要求不高、兼具挡土挡水效果等优势，成为桥梁、建筑等基坑支护工程的围护措施之一，在挡土墙、码头、桥梁围堰等工程建筑中得到广泛应用。钢板桩施工简单所以应用非常广泛，然而钢板桩在施工时会导致临近的地面出现变形较大的情况而且振动噪音较大，其对周边的环境影响较大，其使用时受到了种种限制，钢板桩支撑设置不当会导致变形量较大的情况，基坑深度较深时，其使用会受到限制。此外，钢板桩锁扣位置处理不当容易引起渗水，钢板桩在施工完工之后，需要进行回拔，在回拔时会对周边的地基、周边的构筑物以及地表土产生影响，有的甚至引起地面裂缝。

钢板桩围堰作为止水、挡土的结构在水位较低地区的基础工程施工中应用较为广泛，同时钢板桩大多应用于基础工程临时支护体系，施工较简单，为了保证安全性要求，在钢板桩施工过程中，要防止锁扣处漏水，保证基坑达到止水效果。钢板桩支护施工过程中要充分考虑当地的地质条件、土质参数、地下水位以及周边环境等综合因素，根据工程的具体情况作出优化方案。在道路桥梁施工中常用的钢板桩类型有两种，即工字钢钢板桩和拉森钢板桩。工字钢钢板桩一般情况下是和水泥土搅拌桩进行配合使用，发挥止水支护的效果。拉森钢板桩是带锁扣的型钢，通过锁扣互相咬合，从而形成连续的钢板桩支护体系。其可以起到止水、挡土的效果。戴建国，费永成，王遂等对锚拉式钢板桩围护结构受力变形情况进行了监测分析发现，锚碇板桩结构水平位移在顶部位移最大，板桩前土体中应力随深度而递减，由于其结构水平位移不易控制，在有可能的情况下应避免采用锚碇板桩结构。杜闯，丁红岩，张浦阳等对钢板桩围堰做了有限元数值分析，受力分析的计算结果表明，钢板桩的角部是非常薄弱以及非常危险的受力部位，在施工过程中应该加强角部钢板桩的连接与控制。汤劲松，熊保林等考虑到在设计钢板桩围堰时，由于其工作状态下的土压力比较难以确定，在钢板桩设计时建议采用静止土压力来进行计算，这样才能使得设计出的钢板桩的受力计算结果的安全性得到保障。说明在钢板桩施工过程中要控制好薄弱环节，防止钢板桩出现锁扣漏水等问题的出现，为钢板桩的应用作保障。

5.结束语：

综上所述，在钢板桩广泛应用于各类工程的同时，钢板桩的优势明显，但是也存在缺陷，在施工的各个过程中应该加强薄弱环节的控制，使其能够达到工程的安全性和稳定性的施工要求。复合钢板桩围护结构的优势也体现出了优势，不仅可以突破钢板桩的缺陷，而且在工程造价相当的情况下达到安全性、稳定性的挡土和止水效果。

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